Rapport de dimensionnement de système photovoltaïque

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1 CYTHELIA Adresse: La maison Zen Le Chef Lieu Montagnole Rapport de dimensionnement de système photovoltaïque La maison ZEN Projet : Client : Adresse : Maison Zen Cythelia Le Chef Lieu Montagnole Téléphone : contact@cythelia.fr Page 1 / 23

2 La Maison ZEN Conçue et réalisée par Cythelia, inaugurée en novembre 2007, la maison ZEN (Zéro Energie Net) met en oeuvre pour la première fois en France les principes constructifs des maisons à énergie positive. Exemple d'étude de gisement solaire Grâce au plugin SketchUp-Archelios il est possible de réaliser des études de gisement solaire multipoints et de filtrer les portions de toiture inexploitables. Ci dessus un exemple d'étude de gisement avec un masque proche important. Page 2 / 23

3 . Hypothèses : Référentiel météorologique : Nom de la station Chambéry Latitude ( ) Longitude ( ) 5.91 Altitude (en m) 281 Albédo moyen - premier trimestre second trimestre troisième trimestre quatrième trimestre 0.23 Données annuelles Rayonnement direct (kwh/m2) Rayonnement diffus (kwh/m2) Irradiation Globale (kwh/m2) Origine des données météorologiques : Données MeteoNorm issues des bases de données Cythelia, Interpolation du rayonnement : insolation ( ), Ta ( ) Page 3 / 23

4 Présentation du site : Nom du site Maison ZEN Latitude ( ) Longitude ( ) 5.91 Altitude (en m) 591 Gisement solaire annuel Global horizontal sans masque (kwh/m²/an) 1272 Global horizontal avec masque (kwh/m²/an) 1220 Facteur d'ombrage 0.96 Irradiation solaire mensuelle à l'horizontale (kwh/m2): Direct Diffus Janvier Masques : Février Mars Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre Juin Mai Avril Mars Février Janvier Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre Modèle de diffus : Hay et Davies (Facteur d'ombrage annuel = Gisement annuel avec masque / Gisement annuel sans masque ) Page 4 / 23

5 Illustration du champ PV numéro 1 : Toit Sud Maison ZEN Toiture SUD Surface : 99 m2 Orientation : Sud Est ( 20 degrés par rapport au Sud) Inclinaison : 38 degrés Nombre de modules : 120 Puissance crête : 6.6 kwc Commentaires : La toiture sud est intégralement photovoltaïque. Le paramètre de perte par dispersion des caractéristiques a été valué à 0.0 car un tri des modules en fonction des flash tests a été effectué. Page 5 / 23

6 . Descriptif technique : Description du champ PV numéro 1 : Toit Sud Maison ZEN Nom du champ Toit Sud Maison ZEN Modules - Fabricant Sulfurcell Solartechnik GmbH - Modèle Sulfurcell Solartechnik Gmbh - SCG55-HV - Technologie CIS - Puissance STC (Wc) Vpmax (V) Icc (A) Rendement STC (%) Nombre de modules Modules en série 10 - Branches en parallèle 12 - Puissance installée (kwc) Surface (m²) Masse surfacique (kg/m²) Masse totale (kg) Onduleur - Fabricant SMA - Modèle SMA - Sunny Boy SB Puissance nominale (W) Tension d'entrée maximale (V) Nombre d'onduleurs 2 - Puissance totale (kw) Rendement maximum (%) Rendement européen (%) 93.2 Géométrie - Longueur (m) Largeur (m) Espacement horizontal (mm) 0 - Espacement vertical (mm) 0 Type de suivi : Fixe Orientation ( ): -20 Inclinaison ( ): 38 Hypothèses de dégradation du champ : Dispersion des caractéristiques (%) : 0.00 Vieillissement des modules (%/an) : 0.44 Ventilation des modules : 0.30 (lame d'air entre 2.5 cm et 7.5 cm) Page 6 / 23

7 Schéma de calepinage du champ numéro 1 : Toit Sud Maison ZEN Dimensions du toit (m): Longueur du toit : Largeur du toit : 7.00 Dimensions du champ (m): Longueur du champ : Largeur du champ : 7.00 Marges et espaces (m): Marge horizontale: 0.00 Marge verticale: 0.00 Espace horizontal entre les modules : 0.00 Espace vertical entre les modules : 0.00 Abergement horizontal : 0.61 Abergement vertical : 0.22 Page 7 / 23

8 Détails de production du champ PV numéro 1 : Toit Sud Maison ZEN Production DC (moyenne sur la durée d'observation) en kwh Janvier 428 Février Mars 725 Indicateurs de validité : Avril 795 Mai Juin 975 Juillet Août Septembre 562 Octobre 333 Novembre 250 Décembre Production DC Status Valeur Mini Maxi - Projet - Vco (-10 C) OK Onduleur - Vco (-10 C) OK Tension à la puissance maxi Vmp (70 C) OK Courant de court circuit Icc (A) OK Ratio P nominale onduleurs/p crête (%) OK * formule : tension générateur PV * coefficient de la norme <= tension d'entrée maximale admissible par l'onduleur Page 8 / 23

9 Diagramme des pertes du champ PV numéro 1 : Toit Sud Maison ZEN Gisement solaire : Irradiation globale Inclinaison : 38 Orientation : % kwh/m2/an Pertes dues Pertes dues à aux masques l'angle d'incidence -3.5 % -0.9 % kwh/m2/an kwh/m2/an Irradiation globale à l'horizontale kwh/m2/an Irradiation globale résultante dans le plan des modules : kwh/m2/an Pertes dues à l'incertitude météo -2.0 % kwh/m2/an Pertes dues à l'encrassement des modules -2.0 % kwh/m2/an Productible du champ de modules DC: Pertes dues au vieillissement des modules %/an % (moyenne sur 20 ans) kwh/an Irradiation kwh/m2/an Rendement module : 6.68% Surface totale : 98.9 m2 -> kwh/an Production DC kwh/an Pertes dues à la température -3.2 %, kwh/an Pertes dues à la dispersion des caractéristiques -0.0 % -0.0 kwh/an Productible système : Pertes dans les câbles DC -1.0 %, kwh/an Pertes dans les câbles AC -1.0 %, kwh/an Production DC kwh/an Production AC kwh/an Pertes onduleur -3.6 % (dont -0.0 % pour l'écrêtage), kwh/an ( -0.0 kwh/an pour l'écrêtage) Ratio de performance moyen : % Page 9 / 23

10 Illustration du champ PV numéro 2 : Toit Nord Maison ZEN Toiture NORD Surface : 99 m2 Orientation : Nord Ouest ( 20 degrés par rapport au Nord) Inclinaison : 38 degrés Nombre de modules : 120 Puissance crête : 6.6 kwc Page 10 / 23

11 . Descriptif technique : Description du champ PV numéro 2 : Toit Nord Maison ZEN Nom du champ Toit Nord Maison ZEN Modules - Fabricant Sulfurcell Solartechnik GmbH - Modèle Sulfurcell Solartechnik Gmbh - SCG55-HV - Technologie CIS - Puissance STC (Wc) Vpmax (V) Icc (A) Rendement STC (%) Nombre de modules Modules en série 10 - Branches en parallèle 12 - Puissance installée (kwc) Surface (m²) Masse surfacique (kg/m²) Masse totale (kg) Onduleur - Fabricant SMA - Modèle SMA - Sunny Boy SB Puissance nominale (W) Tension d'entrée maximale (V) Nombre d'onduleurs 2 - Puissance totale (kw) Rendement maximum (%) Rendement européen (%) 93.2 Géométrie - Longueur (m) Largeur (m) Espacement horizontal (mm) 0 - Espacement vertical (mm) 0 Type de suivi : Fixe Orientation ( ): 160 Inclinaison ( ): 38 Hypothèses de dégradation du champ : Dispersion des caractéristiques (%) : 0.00 Vieillissement des modules (%/an) : 0.44 Ventilation des modules : 0.30 (lame d'air entre 2.5 cm et 7.5 cm) Page 11 / 23

12 Schéma de calepinage du champ numéro 2 : Toit Nord Maison ZEN Dimensions du toit (m): Longueur du toit : Largeur du toit : 7.00 Dimensions du champ (m): Longueur du champ : Largeur du champ : 7.00 Marges et espaces (m): Marge horizontale: 0.00 Marge verticale: 0.00 Espace horizontal entre les modules : 0.00 Espace vertical entre les modules : 0.00 Abergement horizontal : 0.61 Abergement vertical : 0.22 Page 12 / 23

13 Détails de production du champ PV numéro 2 : Toit Nord Maison ZEN Production DC (moyenne sur la durée d'observation) en kwh Janvier 170 Février Mars 302 Indicateurs de validité : Avril 464 Mai 684 Juin Juillet Août Septembre 174 Octobre 120 Novembre 89 Décembre Production DC Status Valeur Mini Maxi - Projet - Vco (-10 C) OK Onduleur - Vco (-10 C) OK Tension à la puissance maxi Vmp (70 C) OK Courant de court circuit Icc (A) OK Ratio P nominale onduleurs/p crête (%) OK * formule : tension générateur PV * coefficient de la norme <= tension d'entrée maximale admissible par l'onduleur Page 13 / 23

14 Diagramme des pertes du champ PV numéro 2 : Toit Nord Maison ZEN Gisement solaire : Irradiation globale Inclinaison : 38 Orientation : % kwh/m2/an Pertes dues Pertes dues à aux masques l'angle d'incidence -2.1 % -3.2 % kwh/m2/an kwh/m2/an Irradiation globale à l'horizontale kwh/m2/an Irradiation globale résultante dans le plan des modules : kwh/m2/an Pertes dues à l'incertitude météo -2.0 % kwh/m2/an Pertes dues à l'encrassement des modules -2.0 % kwh/m2/an Productible du champ de modules DC: Pertes dues au vieillissement des modules %/an % (moyenne sur 20 ans) kwh/an Irradiation kwh/m2/an Rendement module : 6.68% Surface totale : 98.9 m2 -> kwh/an Production DC kwh/an Pertes dues à la température -1.5 %, kwh/an Pertes dues à la dispersion des caractéristiques -0.0 % -0.0 kwh/an Productible système : Pertes dans les câbles DC -1.0 %, kwh/an Pertes dans les câbles AC -1.0 %, kwh/an Production DC kwh/an Production AC kwh/an Pertes onduleur -4.4 % (dont -0.0 % pour l'écrêtage), kwh/an ( -0.0 kwh/an pour l'écrêtage) Ratio de performance moyen : % Page 14 / 23

15 . Résultats : Résultats de production (moyenne sur la durée d'observation): Nombre total de modules 240 Puissance crête (kwc) 13.2 Production annuelle DC (kwh) Production annuelle AC (kwh) Besoins annuels (kwh) Productible spécifique DC (kwh/kwc) 952 Productible spécifique AC (kwh/kwc) 896 Ratio de performance moyen* (%) Ratio initial de performance** (%) Production et besoins mois par mois en kwh (AC): Production Besoins Janvier Février Mars Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre *Valeur moyenne du ratio de performance pendant la durée d'observation **Valeur initiale du ratio de performance (année 0, hors vieillissement) Page 15 / 23

16 Investissements et coûts initiaux: INVESTISSEMENTS MATERIELS Total ( ) /Wc MODULES Modules RESTE DU SYSTEME (BOS) Onduleurs Câbles Boitiers électriques Protections électriques Structures Installation TOTAL DU RESTE DU SYSTEME CHARGES PREMIERE ANNEE (H.T.) Coût raccordement électrique Contrôle RESUME Total ( ) /Wc Investissement total HT Taux de TVA (%): Investissement TTC Hypothèses de simulation du projet : Montant de l'emprunt ( ) : Taux d'intérêt (%) : 4.00 Page 16 / 23

17 Résultats économiques** : PRODUITS Revenus bruts moyens*** ( /an) CHARGES ANNUELLES Coût de maintenance/entretien ( /an) : 431 Location compteur EDF 71 RESULTATS Revenus nets ( /an) moyens RESULTATS ECONOMIQUES Coût global actualisé ( /kwh) Valeur actuelle nette ( ) Temps de retour brut (années) 11 Temps de retour actualisé (années) 14 Taux de rentabilité interne (%) 5.58 Taux d'enrichissement en capital 0.38 EMISSIONS EVITEES Equivalent C * (kg) Equivalent CO2 * (kg) *Quantité de gaz à effet de serre qui aurait été émise sur la durée d'observation en produisant cette électricité en France par des moyens conventionnels (92 g eq CO2/kWh). Attention, ceci ne veut pas dire que toutes ces émissions sont évitées, car la fabrication et le transport des modules PV génèrent aussi des émissions de gaz à effet de serre. Hypothèses de simulation du projet : Durée d'observation économique (années) : 20 Taux d'actualisation réel (%) : 1.76 Incertitude météo (%) : 2.00 Encrassement des modules (%) : 2.00 Pertes électriques dans les câbles (%): 1.0 Tarif d'achat de l'électricité ( /kwh) : ** selon la Méthode TEC (Taux d Enrichissement en Capital) développée par Bernard Chabot, économiste à l ADEME. *** avec prise en compte de l'évolution des tarifs d'achat 2010 Page 17 / 23

18 Résultats détaillés : Productions annuelles AC (kwh) : Année 1 Année 2 Année 3 Année 4 Année 5 Année 6 Année 7 Année 8 Année 9 Année 10 Année 11 Année 12 Année 13 Année 14 Année 15 Année 16 Année 17 Année 18 Année 19 Année 20 Tarif d'achat de l'électricité ( /kwh) : Année 1 Année 2 Année 3 Année 4 Année 5 Année 6 Année 7 Année 8 Année 9 Année 10 Année 11 Année 12 Année 13 Année 14 Année 15 Année 16 Année 17 Année 18 Année 19 Année 20 Page 18 / 23

19 Revenus nets en courants (non actualisés) : Année Année Année Année Année Année Année Année Année Année Année Année Année Année Année Année Année Année Année Année 20 Illustration du Temps de retour Brut : Année Année 1 Année 2 Année Année 4 Année 5 Année Année 7 Année 8 Année Année 11 Année Année Année 13 Année Année 15 Année 16 Année 17 Année 18 Année 19 Année 20 Page 19 / 23

20 Revenus nets actualisés ( constants) : Année 1 Année 2 Année 3 Année 4 Année 5 Année 6 Année 7 Année 8 Année 9 Année 10 Année 11 Année 12 Année 13 Année 14 Année 15 Année 16 Année 17 Année 18 Année 19 Année 20 Illustration du Temps de retour actualisé et de la Valeur Actuelle Nette : Année 0 Année 1 Année 2 Année 3 Année 4 Année Année Année 7 Année 8 Année 9 Année 10 Année 11 Année Année Année Année 15 Année 16 Année 17 Année 18 Année 19 Année 20 Page 20 / 23

21 Résultats économiques sur la durée d'observation : Année 1 Année 2 Année 3 Année 4 Année 5 Année 6 Année 7 Année 8 Année 9 Année 10 Production AC annuelle (kwh) Côut renouvellement onduleurs ( ) FLUX D'EXPLOITATION en uros courants Tarif d'achat de l'électricité ( /kwh) Revenus bruts Coûts de maintenance Autres charges Revenus Nets Charges financières Résultats avant impôts, taxes et IS ACTUALISATION ( constants) Revenus nets Taux d'actualisation Revenus nets actualisés Page 21 / 23

22 Résultats économiques sur la durée d'observation : Année 11 Année 12 Année 13 Année 14 Année 15 Année 16 Année 17 Année 18 Année 19 Année 20 Production AC annuelle (kwh) Côut renouvellement onduleurs ( ) FLUX D'EXPLOITATION en uros courants Tarif d'achat de l'électricité ( /kwh) Revenus bruts Coûts de maintenance Autres charges Revenus Nets Charges financières Résultats avant impôts, taxes et IS ACTUALISATION ( constants) Revenus nets Taux d'actualisation Revenus nets actualisés Page 22 / 23

23 Glossaire* : Puissance crête : Puissance (en Wc) fournie par les modules dans les conditions de test standard (1 000 W/m², spectre AM 1.5, température de cellule de 25 C), s'exprime en Watts Productible : Energie produite par l'installation photovoltaïque par an en kwh/an AC: Courant alternatif (Alternative Current). DC: Courant continu (Direct Current) Puissance NOCT: Température d'utilisation de cellule (TUC en français et NOCT3 en anglais). Température atteinte par une cellule encapsulée dans un module soumis à une irradiance de 800W/m², à une température ambiante de 20 C, une inclinaison de 45 et avec un vent de 1 m/s dans les conditions de circuit ouvert. Productible spécifique: Productible ramené à la puissance installée, il s'exprime en kwh/kwc Coefficient de performance: Ratio entre le productible spécifique et l'irradiation annuelle incidente dans le plan des modules Temps de retour brut : Exprimé en années, c'est le temps nécessaire pour amortir l'investissement. C'est le ratio entre l'investissement initial et le cash-flow (recettes - dépenses) annuel Actualisation: Consiste à ramener sur une même base des flux financiers non directement comparables car survenant à des dates différentes Taux d'actualisation: Taux representant le coût d'accès au capital VAN, Valeur Actuelle Nette : Somme des cash-flows annuels actualisés - investissement; c est la valeur générée par le projet à la fin de la durée d'observation Temps de retour actualisé: Exprimé en années, il comptabilise le temps nécessaire pour amortir l investissement en tenant compte du phénomène d actualisation.c est le ratio entre l'investissement initial et le cash-flow actualisé (recettes - dépenses) annuel TRI, Taux de Rentabilité Interne : Taux d'actualisation qui annule la VAN TEC, Taux d'enrichissement en Capital : Ratio entre la VAN et l'investissement RdS, reste du sytème (BOS) : Coût total du matériel à l'exception des modules Coût global actualisé : c'est le ratio entre la somme des dépenses actualisées relatives au projet, et la somme des productions sur la période d observation. C est donc le prix de revient du kwh produit par l installation (exprimé en /kwh). *Cours téléchargeables: Pour plus d'informations, profitez des cours fondamentaux sur les énergies renouvelables et le photovoltaïque mis à votre disposition gratuitement sur le site internet de Cythelia: Page 23 / 23